國內(nèi)新能源汽車監(jiān)控平臺概況

何 平

（南昌市工業(yè)技術(shù)研究院，江西 南昌 330006）

國內(nèi)新能源汽車監(jiān)控平臺概況

何 平

（南昌市工業(yè)技術(shù)研究院，江西 南昌 330006）

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的高速增長，中國汽車工業(yè)近幾年得到了快速發(fā)展，但在國家能源緊張和環(huán)境保護(hù)等多重壓力下，新能源汽車無疑將成為未來汽車的發(fā)展方向。本文介紹國內(nèi)幾個典型新能源汽車監(jiān)控管理平臺總體架構(gòu)和主要功能，以期為同業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行相關(guān)技術(shù)研發(fā)提供參考。

新能源汽車；監(jiān)控管理平臺；總體結(jié)構(gòu)；主要功能

科技部、財政部、工信部和發(fā)改委等四部委，聯(lián)合發(fā)布新能源汽車示范推廣“安全令”［1］，其中強(qiáng)調(diào)要對示范運(yùn)行的新能源汽車進(jìn)行安全監(jiān)控，特別是加強(qiáng)對動力電池和燃料電池工作狀態(tài)的監(jiān)控。

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)高速增長，中國汽車工業(yè)近幾年得到了快速發(fā)展，但在國家能源緊張和環(huán)境保護(hù)等多重壓力下，新能源汽車無疑將成為未來汽車的發(fā)展方向[2]。十二五期間（2011-2015年），新能源汽車行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段，十三五期間（2016-2020年），我國進(jìn)一步普及新能源汽車，多能源混合動力車、插電式電動轎車、氫燃料電池轎車逐步進(jìn)入政府部門、企事業(yè)單位和普通家庭。

新能源汽車作為即將大規(guī)模工業(yè)化并進(jìn)入交通運(yùn)輸領(lǐng)域的創(chuàng)新產(chǎn)品，首先要解決的是其質(zhì)量和安全問題，特別是在汽車的電池、電機(jī)以及電控系統(tǒng)方面，民族汽車企業(yè)還亟待提高完善［3-4］。本文主要介紹國內(nèi)幾個典型的新能源汽車監(jiān)控管理平臺［5-7］。

1 北京九州迅達(dá)科技有限公司

公司“新能源汽車智能監(jiān)控管理平臺”綜合了車聯(lián)網(wǎng)、GPS（Global Positioning System，全球定位系統(tǒng)）、GIS（Geographic Information System，地理信息系統(tǒng)）、互聯(lián)網(wǎng)以及GPRS/3G等移動通訊技術(shù)，采用分布式結(jié)構(gòu)，由中心系統(tǒng)和協(xié)同監(jiān)控系統(tǒng)組成。平臺的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟灾行南到y(tǒng)為核心，采用SOA構(gòu)架（Service-Oriented Architecture，面向服務(wù)的架構(gòu)），實現(xiàn)與協(xié)同監(jiān)控系統(tǒng)及車載終端的對接。其中，中心系統(tǒng)和協(xié)同監(jiān)控系統(tǒng)均采用（C+B）/S模式構(gòu)建；車載終端經(jīng)GPRS/3G通訊網(wǎng)關(guān)接入Internet，實現(xiàn)與平臺的數(shù)據(jù)交互。北京九州迅達(dá)科技有限公司的中心系統(tǒng)、協(xié)同監(jiān)控系統(tǒng)、車載終端的主要功能如下。

1.1 中心系統(tǒng)主要功能

實現(xiàn)與協(xié)同監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互以及與車載終端的通信。①實現(xiàn)對車輛、駕駛員、車載終端、SIM卡的管理；②通過車載終端感知車輛的位置、車況、駕駛員疲勞駕駛程度等信息，對車輛運(yùn)行安全進(jìn)行實時監(jiān)控；③結(jié)合GIS系統(tǒng)，實現(xiàn)對車輛的實時跟蹤或歷史回放。

1.2 協(xié)同監(jiān)控系統(tǒng)主要功能

協(xié)同監(jiān)控系統(tǒng)是中心系統(tǒng)的協(xié)同應(yīng)用，提供給車輛生產(chǎn)單位、運(yùn)營單位、相關(guān)政府主管部門使用。其功能與中心系統(tǒng)類似，主要實現(xiàn)相關(guān)單位對車輛使用過程中各類數(shù)據(jù)的分布式監(jiān)控和協(xié)同管理，包括：①基礎(chǔ)信息管理；②車輛監(jiān)控管理；③統(tǒng)計分析；④數(shù)據(jù)交換管理；⑤系統(tǒng)管理；⑥電子地圖；⑦語音視頻。

1.3 車載終端主要功能

車載終端包括車載終端硬件設(shè)備及嵌入式系統(tǒng)，主要具備以下功能：①通過移動通信運(yùn)營商提供的GPRS/3G網(wǎng)關(guān)與中心系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；②感知并向平臺匯報各類車輛信息（車速、方向、定位、水溫、剎車數(shù)據(jù)等）；③執(zhí)行平臺下發(fā)的監(jiān)管指令（定時定長追蹤、拍照、語音通告等）；④車輛運(yùn)行安全預(yù)警（異常車況、疲勞駕駛等）。

2 南通鴻鵠信息技術(shù)有限公司

2.1 新能源汽車安全監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)

新能源汽車安全監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)旨在通過安裝在新能源汽車上采集終端，從而實時采集新能源汽車上的各種運(yùn)行數(shù)據(jù)信息，通過分析采集到的大量數(shù)據(jù)信息，給出運(yùn)行、維護(hù)提醒等信息。平臺總體架構(gòu)分成采集端、系統(tǒng)管理平臺、數(shù)據(jù)中心。

采集端主要通過CAN總線（Controller Area Net?work，控制器局域網(wǎng)絡(luò)）協(xié)議收集新能源汽車的信息以及GPS定位信息，再通過GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到系統(tǒng)管理平臺，保存到數(shù)據(jù)中心。

系統(tǒng)管理平臺為自行開發(fā)的B/S（Browser/Server，瀏覽器/服務(wù)器模式）架構(gòu)的系統(tǒng)軟件平臺，用來接受采集端發(fā)送的信息，并可通過互聯(lián)網(wǎng)或內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)查詢新能源汽車的動態(tài)信息，監(jiān)控管理可通過PC或者手機(jī)實現(xiàn)。數(shù)據(jù)中心用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲，數(shù)據(jù)存儲可以使用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫或開源數(shù)據(jù)庫。

新能源汽車安全監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)的主要功能有兩點。①實時車輛監(jiān)控：在任何時刻，都可以通過平臺系統(tǒng)查詢車輛的運(yùn)行狀況、位置等信息。②實時電池監(jiān)控：對電池模塊容量、總電流、充電次數(shù)、充電狀態(tài)等信息進(jìn)行管理，以便維持動力電池的壽命、充放電效率，出現(xiàn)問題實時報警。

2.2 GPS車輛管理系統(tǒng)

GPS車輛管理系統(tǒng)可實時監(jiān)控車輛位置信息，追溯出行線路，統(tǒng)計分析行車時間、里程等信息；超速報警、疲勞駕駛報警、停車不熄火報警、偏離線路報警、區(qū)域越界報警、非工作時間報警等強(qiáng)大的報警功能，可為使用者節(jié)約車輛運(yùn)營成本。系統(tǒng)還具備運(yùn)單管理功能、運(yùn)單二維碼查詢功能。

2.3 充電樁監(jiān)控系統(tǒng)

充電樁監(jiān)控系統(tǒng)用于實時監(jiān)控充電樁的工作狀態(tài)、工作電壓、工作電流，并為用戶提供查詢、預(yù)約、計費等服務(wù)，可以和新能源汽車安全監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)交互通信。

3 武漢電動汽車技術(shù)開發(fā)有限公司

3.1 新能源車輛電機(jī)監(jiān)控安全預(yù)警系統(tǒng)

動態(tài)實時顯示電機(jī)轉(zhuǎn)速、電機(jī)溫度，準(zhǔn)確記錄電機(jī)轉(zhuǎn)速信息。在不同時間點、不同環(huán)境下記錄電機(jī)轉(zhuǎn)速信息，判斷是否有轉(zhuǎn)速異常，保證電機(jī)在安全轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。在每一個人為的關(guān)鍵節(jié)點進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄及系統(tǒng)化的分析應(yīng)用，方便技術(shù)人員遠(yuǎn)程查詢分析電機(jī)故障信息。

3.2 新能源車輛電流查詢分析系統(tǒng)

通過對電流值的監(jiān)測、分析，漏電流值顯示、預(yù)警、報警，保證用戶車輛安全，保證電池正常使用，延長電池的使用壽命，及時的數(shù)據(jù)提示功能，方面使用者對電池的維護(hù)及保養(yǎng)。

3.3 新能源車輛電壓查詢分析系統(tǒng)

通過精準(zhǔn)地記錄車輛電壓各項指標(biāo)信息、車輛電壓值的變化，確認(rèn)是否需要及時充電，提出欠壓預(yù)警，分析系統(tǒng)以圖表樣式呈現(xiàn)，便于維護(hù)人員分析電壓信息、遠(yuǎn)程維檢車輛。經(jīng)系統(tǒng)擴(kuò)展，可通過GIS提示車輛使用者充電站位置指示，保證在電壓預(yù)警前及時充電，保證車輛正常行駛。

3.4 新能源車輛電機(jī)溫度查詢分析系統(tǒng)

實時、詳細(xì)記錄電機(jī)溫度信息，進(jìn)行信息實時反饋及預(yù)警，以圖表形式展現(xiàn)，便于技術(shù)人員查詢分析電機(jī)信息。電機(jī)溫度超標(biāo)時，會有及時的電機(jī)降溫處理提醒，保證使用者的安全，保證車輛穩(wěn)定運(yùn)行。對電機(jī)溫度異常記錄進(jìn)行異常點分析，可為用戶提供解決方案。

3.5 新能源車輛電機(jī)轉(zhuǎn)速查詢分析系統(tǒng)

在不同時間點、不同環(huán)境下記錄電機(jī)轉(zhuǎn)速信息，判斷是否有轉(zhuǎn)速異常，保證電機(jī)在安全轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。在每一個人為的關(guān)鍵節(jié)點進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄、系統(tǒng)化的分析應(yīng)用，方便技術(shù)人員遠(yuǎn)程查詢分析電機(jī)故障信息。

3.6 新能源車輛充電習(xí)慣查詢分析系統(tǒng)

記錄不同駕駛者使用車輛時的充電開始時間、結(jié)束時間、充電地點，充電時車輛電池的電流、電壓、電池信息，完成充電時車輛電池的電流、電壓、電池信息，充電時功率、電池剩余電量、車輛已行駛公里數(shù)、待充電時可行駛公里數(shù)。對應(yīng)數(shù)據(jù)的記錄及不同時間點的數(shù)據(jù)查詢服務(wù)業(yè)務(wù)，為用戶提出關(guān)于充電時間點和充電地點的建議，保證車輛正常運(yùn)行，電池安全使用。

3.7 新能源車輛出行習(xí)慣查詢分析系統(tǒng)

記錄車輛行駛線路圖、常行駛路線、行駛半徑、行駛區(qū)域范圍，車輛行駛開始時間、結(jié)束時間。通過對行駛軌跡的分析，設(shè)定不同關(guān)鍵點，進(jìn)行線路優(yōu)化及線路推薦，保證使用者安全，便捷出行。推薦行駛路線，避免道路擁堵，保證出行最優(yōu)化。

3.8 新能源車輛電動能耗查詢分析系統(tǒng)

通過對車輛電流數(shù)值、功率、能耗、里程、電壓數(shù)值、車輛運(yùn)行時長、充電功率、每公里能耗記錄進(jìn)行能耗運(yùn)算，保證車輛能耗最優(yōu)。通過能耗異常相關(guān)信息，判斷車輛是否存在安全隱患，保證使用者的安全及車輛行駛的安全，及時顯示預(yù)警信息，便于車輛隱患排查。

3.9 新能源車輛圖表查詢分析系統(tǒng)

對車輛各項目設(shè)定查詢功能生成各式圖樣，如對車輛電流、車輛電壓、車輛SOC、車輛電機(jī)轉(zhuǎn)速、車輛電機(jī)溫度、車輛行駛時車速、車輛已行駛里程、車輛行運(yùn)及停止時電池溫度進(jìn)行參數(shù)查詢分析，用直觀、全面的圖標(biāo)為管理人員提供決策參考和分析依據(jù)。

4 武漢英泰斯特電子技術(shù)有限公司

公司“新能源車輛數(shù)據(jù)記錄及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)”由車載終端、遠(yuǎn)程管理服務(wù)平臺組成。車載終端通過CAN總線實時獲取控制器的內(nèi)部數(shù)據(jù)和故障狀態(tài)，同時采集電池組及發(fā)動機(jī)等部件的工作電壓、電流，結(jié)合GPS傳感器獲取定位信息和行駛車速，將這些數(shù)據(jù)同步存儲在本地SD卡（Secure Digital Memory Card，安全數(shù)碼卡）中，并將數(shù)據(jù)通過GPRS/3G無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到遠(yuǎn)程管理服務(wù)平臺。用戶通過能連接到internet網(wǎng)絡(luò)的計算機(jī)可對車輛數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控和分析。

新能源車輛數(shù)據(jù)記錄及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)有以下幾點特性：①CAN總線數(shù)據(jù)解析與記錄；②對電機(jī)故障、電池故障、充電器故障進(jìn)行監(jiān)測與記錄；③記錄充電次數(shù)，統(tǒng)計單次充電行駛里程；④充電、行駛、停放3種狀態(tài)均可監(jiān)控；⑤報表統(tǒng)計與自動生成功能；⑥工況數(shù)據(jù)分析功能，主要用于時域曲線、頻次分析、二維/三維柱狀圖分析、Map圖分析、最值統(tǒng)計、異常數(shù)據(jù)去除等；⑦實時定位功能，以街道地圖和航拍地圖顯示車輛具體位置；⑧歷史軌跡回放功能；⑨提供手機(jī)客戶端軟件隨時隨地監(jiān)控車輛服務(wù)。

5 英飛凌科技（中國）有限公司

公司“新能源汽車遠(yuǎn)程監(jiān)控與數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)”主要由車載終端單元、GPRS無線網(wǎng)絡(luò)、Internet網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心和若干監(jiān)控點組成。車載終端單元安裝在汽車上，總線數(shù)據(jù)采集存儲模塊需要采集車輛CAN網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，并將其進(jìn)行必要的篩選、運(yùn)算和打包處理，然后通過RS232發(fā)送給GPRS無線通信模塊，并根據(jù)車輛的故障等級，按不同存儲速率將其關(guān)鍵部件的狀態(tài)信息寫入SD卡存儲；GPS接收機(jī)需要采集GPS衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)拆包得到車輛的經(jīng)度、緯度、速度、方向和時間等有效信息。這些數(shù)據(jù)通過GPRS無線通信模塊發(fā)送到無線通信網(wǎng)上。

網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商根據(jù)相應(yīng)的協(xié)議在車載終端單元和接入Internet網(wǎng)的數(shù)據(jù)中心建立一條支持TCP/IP的數(shù)據(jù)通道，把來自車載終端單元的數(shù)據(jù)通過Internet網(wǎng)絡(luò)傳送給數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器接收來自IP數(shù)據(jù)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行分類后實時保存到數(shù)據(jù)庫文件中；在接收到各監(jiān)控點的數(shù)據(jù)傳輸請求后，根據(jù)請求類型，按TCP/IP協(xié)議將所需數(shù)據(jù)通過Internet網(wǎng)絡(luò)傳遞到各監(jiān)控中心。服務(wù)站內(nèi)的監(jiān)控服務(wù)器開啟監(jiān)控后將向數(shù)據(jù)中心服務(wù)器不斷請求數(shù)據(jù)傳輸，收到數(shù)據(jù)后將形象直觀地顯示車輛的位置和狀態(tài)信息，并及時進(jìn)行故障診斷和分級預(yù)警提示系統(tǒng)的工作。

該系統(tǒng)實現(xiàn)車輛運(yùn)行的實時監(jiān)控，為車輛的故障診斷、二次開發(fā)和維護(hù)提供了數(shù)據(jù)支持，為整車能量優(yōu)化提供了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)平臺。其主要功能包括：①實時遠(yuǎn)程監(jiān)測車輛運(yùn)行參數(shù)；②生成運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄文件；③設(shè)置分級報警機(jī)制、提高車輛安全性；④對車輛進(jìn)行故障診斷、提高車輛可維護(hù)性；⑤通過對所記錄數(shù)據(jù)的分析，為后續(xù)開發(fā)提供數(shù)據(jù)支持；⑥對車輛進(jìn)行全球定位，為管理者提供管理依據(jù)。

該系統(tǒng)構(gòu)建了新能源汽車—充電站—后臺數(shù)據(jù)處理與優(yōu)化控制的物理信息融合系統(tǒng)，實現(xiàn)了系統(tǒng)的故障遠(yuǎn)程診斷與分級處理，多信息交互等功能。系統(tǒng)已在上海、唐山和襄樊等地得到實車運(yùn)行，運(yùn)行效果驗證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可擴(kuò)展性和可維護(hù)性。

［1］關(guān)于開展節(jié)能與新能源汽車示范推廣試點工作的通知［R］.財政部，2009.

［2］國務(wù)院辦公廳.大氣污染防治行動計劃［Z］.2013.

［3］國家發(fā)展和改革委員會.新能源汽車生產(chǎn)準(zhǔn)入管理規(guī)則［Z］.2007.

［4］工信部.汽車與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2011-2020）［Z］.2012.

［5］中國汽車技術(shù)研究中心，日產(chǎn)（中國）投資有限公司，東風(fēng)汽車有限公司.中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告（2017）［R］.2017.

［6］國務(wù)院發(fā)展研究中心產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)研究部，中國汽車工程學(xué)會，大眾汽車集團(tuán)（中國）.中國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告（2012）［R］.2012.

［7］節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖戰(zhàn)略咨詢委員會，中國汽車工程學(xué)會.節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2016.

Overview of Domestic New EnergyVehicle Monitoring Platform

He Ping
（Nanchang Institute of Industrial Technology，Nanchang Jiangxi 330006）

Along with the rapid growth of the national economy,China's automobile industry has been rapid?ly developed in recent years.Under the multiple pressures,such as national energy tension and environmen?tal protection,newenergy vehicles will undoubtedly become the future development direction.This paper in?troduced the overall architecture and main functions of several typical newenergy vehicle monitoring and management platforms in China,and provided reference value for the research and development of relevant technologies for the other organizations.

newenergy vehicle；monitoring management platform；overall structure；main function

F426.471

A

1003-5168（2017）12-0080-03

2017-11-03

何平（1963-），女，本科，高級工程師，研究方向：新能源汽車監(jiān)控平臺管理工作。